桥梁结构损伤识别方法综述
浅谈基于Midas的桥梁梁体损伤检测
简支梁损伤检测综述陈雪华（郑州大学土木工程学院郑州450001）摘要：该文以50m混凝土箱型简支梁为例，借鉴桩的完整性检测理论以及基于Midas Civil的矩形荷载作用下箱型梁的时程分析，从而判断梁体是否损伤,这种借鉴经理论分析是可行的；从时程分析结果中提取节点2与节点25的加速度，运用MATLAB进行两节点之间的相关关系的分析，分析结果可以为以后桥梁状态分析提供数据。
关键词：简支梁损伤检测时程分析相关性Abstract:Taking a 50-meter simply supported box-shape beam in concrete as an example,and by referring to the theory of pile integrity testing and under rectangular loading , the time-procedure analysis basing on Midas civil of the box-shape,in order to judge whether the beam is damage or not,the reference, which through theoretical analysis,is viable;Extracted acceleration of node 2 and 25 from the results of time-procedure analysis node 2 and 25, we can use MA TLAB to analyze the relationship between the two nodes,which can provide information for the analysis of the future state.Key words: simple beam damage detection time-procedure analysis correlation引言随着科技的快速发展，航空航天结构、土木结构以及机械设备，都在朝着功能齐全化、结构复杂化方向发展。
公路桥梁检测及评价技术综述
公路桥梁检测及评价技术综述一、本文概述随着交通基础设施建设的快速发展，公路桥梁作为交通网络的重要组成部分，其安全性与稳定性对于保障人民生命财产安全、促进经济社会发展具有至关重要的意义。
因此，公路桥梁的检测与评价技术成为了当前研究的热点和难点。
本文旨在对公路桥梁检测及评价技术进行全面的综述，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
本文将对公路桥梁检测技术的现状和发展趋势进行梳理，包括传统的人工检测方法和现代化的自动化检测技术。
通过对各种检测方法的原理、优缺点和应用范围的分析，旨在为读者提供一个清晰的技术概览。
本文将重点介绍公路桥梁评价技术，包括结构性能评价、承载能力评价和耐久性评价等方面。
通过介绍各种评价方法的理论基础、实施步骤和评价标准，帮助读者深入理解公路桥梁评价技术的核心内容和应用方法。
本文将展望公路桥梁检测及评价技术的发展前景，探讨新技术、新方法在提升检测精度、降低检测成本和提高评价效率等方面的潜力和挑战。
也将对未来研究方向和重点进行展望，以期推动公路桥梁检测及评价技术的持续发展和创新。
通过本文的综述，期望能够为公路桥梁检测及评价技术的研究和实践提供有益的参考和指导，为推动交通基础设施的安全、稳定、高效运行做出贡献。
二、公路桥梁检测技术公路桥梁检测技术是确保桥梁安全运营、预防事故发生的关键环节。
随着科技的发展，传统的目视检测已经无法满足现代桥梁维护的需求，各种先进的无损检测技术应运而生。
目视检测：这是最基础也是最常见的一种检测方法，通过人工直接观察桥梁的外观和结构，寻找裂缝、锈蚀、破损等明显缺陷。
尽管这种方法简单直接，但受限于人的视觉分辨率和疲劳程度，对于微小缺陷的识别能力有限。
无损检测技术：无损检测技术是在不破坏材料或结构的前提下，通过物理或化学手段获取材料或结构的内部信息。
常见的无损检测技术包括超声波检测、射线检测、磁粉检测、涡流检测等。
这些技术可以准确地检测出桥梁内部的裂缝、空洞、腐蚀等问题，为后续的维修和加固提供有力支持。
桥梁结构损伤参数识别技术的研究现状和发展趋势
近年来 ， 国 内外学者一直在寻找一种能适用于一个关键。 桥梁结构 的损伤识别与定位方法 ， 从基于实测物理量 的不
安 徽
大型性很难采用 ， 利用环境振动对结构损伤进行识别值得深入
研究 ；
⑥ 目前识别方法依赖 于未 损结构 的精 确有限元模 型或试
④研究试验参 数变化 、 环境参数变化对结构损伤识别的影 响；
①有能及时发现间隔期内的损伤 ； ②结构 的一些部位人难以到达 ； ⑧ 工作量大 、 费用高 。
⑤不依赖外部激励 源的损伤检测研究 ，对 于精密机械 、 宇
航结构可 以使用压电传感器 为作 动器 ， 而土木工程结构 由于其
法、 射线诊断法 、 光学诊断法 、 涡流 、 磁粉诊断法 、 泄漏诊断法 、 红外诊 断法
１ 桥梁 结构损伤识别方法 的研究现状
截止到 目前 ， 桥梁长期检查 主要还是定期人工检测 。定期
人 工 检 测 的局 限性 比较 多 ：
②结构损伤机理的研究 ； ③传感器优化布设方法 ；
验结 果 ， 而 当前 大部分结构不具备这 两类信息 ， 发展 不依赖早 期资料 的损伤识别方法 是损 伤检测方 法走 向成 功的关键 ， 要发 展出适合所有结构的损 伤检测方法 可能有 困难 ， 找到能够针对
某一类结构 ， 减少对早期资料的依赖 方法就是很大 的改善 ； ⑦在线损伤识别方 法的研究 ；
周 云 （ 中 铁四 局 集团 有 限 公 司， 安 徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ７ １ ）
摘 要 ： 根据 国内外最新 文献 的分析研 究， 对近年来桥 梁结构早 期损
伤识 别技 术的方法的研究现状进行 了综述 ， 并对各种桥 梁结构早 期损 伤识 别的方法进行 了评述 ； 讨论 了各种方 法在理论上和 实际应 用 中存
基于模态参数的结构损伤识别的方法讲解
基于信号处理的结构损伤识别方法
小波变换 HHT变换
非线性结构损伤识别方法
分形维数 Chaos（混沌）
关键问题
测试噪声及各种环境不确定性干扰 测试技术及仪器精度的制约
环境综合激励并非理想白噪声 测试自由度及模态不完备
土木工程结构的损伤识别问题目前没有真正的 解决
2%噪声
曲率模态法
3.0x10-10 2.5x10-10 2.0x10-10
10%损伤 20%损伤 40%损伤 60%损伤
1.5x10-10
1.0x10-10
5.0x10-11
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
传感器位置编号
5%噪声
3.4x10-10 3.2x10-10 3.0x10-10 2.8x10-10 2.6x10-10 2.4x10-10 2.2x10-10 2.0x10-10 1.8x10-10 1.6x10-10 1.4x10-10 1.2x10-10 1.0x10-10 8.0x10-11 6.0x10-11 4.0x10-11 2.0x10-11
T
2
uj dj
uTjuj dTjdj
j 1, 2, n
2）曲率模态法
Pandey等人提出，当得到损伤结构和完好结构的振型后， 每一个位置处的曲率便可以用中心差分法近似地得到：
'' ij
i1, j 2i, j i1, j
/ h2
''
3.0x10-10 2.8x10-10 2.6x10-10 2.4x10-10 2.2x10-10 2.0x10-10 1.8x10-10 1.6x10-10 1.4x10-10 1.2x10-10 1.0x10-10 8.0x10-11 6.0x10-11 4.0x10-11 2.0x10-11
大型结构损伤识别及评估技术研究
大型结构损伤识别及评估技术研究随着现代社会建筑结构的不断发展，大型建筑和桥梁等重要结构的安全问题越来越引起人们的关注。
在这些重要结构的使用中，由于各种原因，这些结构可能会受到损坏，而且难以在外表上检测到，这对建筑安全和人员生命造成了重大威胁。
因此，研究和发展有效的结构损伤识别及评估技术成为当今领域研究的重点之一。
结构损伤识别技术可以通过识别结构的物理变化来检测结构的损坏。
在实际应用中，通常采用结构振动反应来识别损伤，并将这些反应转换为结构参数，如固有频率、阻尼比等。
这种技术广泛应用于许多领域，如工程、交通和航空等。
传统的结构损伤识别方法存在一些缺点，如识别特征不足、识别精度低等问题。
近年来，无损检测和机器学习技术得到了广泛应用，提高了结构损伤识别的精度和可靠性。
目前，研究人员在结构损伤识别领域中主要采用以下技术：1.基于振动特征的损伤识别技术：该方法通过测量结构振动响应，识别受损结构的固有频率和阻尼比等特征，以评估结构的状态。
该技术适用于结构较小，且结构的剩余强度符合线性弹性理论的情况。
2. 基于声发射的损伤识别技术：该方法通过测量结构上的不规则噪声来检测结构的损坏。
当结构受到损坏时，将产生高频声波，该技术可以识别结构对象中的裂纹等损伤。
3. 基于图像处理的损伤识别技术：该方法通过检测结构表面的物理变化来研究结构的损坏。
图像处理技术可以促进结构的检查和评估，并检测各种与结构有关的问题，如建筑结构内部的腐蚀、裂纹、变形等。
4. 基于机器学习的损伤识别技术：该方法通过使用机器学习算法来分析和识别结构受损程度。
机器学习算法分析计算机生成的模型，了解结构在受损后的响应，并通过比较计算机生成和实际响应来确定结构的受损程度。
结构损坏评估是将损坏识别技术与评估方法相结合，以确定结构的状态和剩余寿命。
传统的结构损坏评估方法通常基于设定的标准和规范，如美国联邦航空局颁布的民航规范等。
这些标准通常与结构设计、材料、环境等因素有关。
桥梁结构状态识别及评估策略分析
桥梁结构状态识别及评估策略分析摘要：目前已经投入使用的桥梁常会因为多方面的原因在运营数年后产生诸多病害。
对桥梁的结构状态进行识别，随时了解并掌握桥梁的病变情况并进行科学的评估，是保证桥梁的使用安全和延长其使用时限的有效策略。
在目前的桥梁结构状态的识别及评估中，已经出现了多种手段和方法，形成了相应的评估理论，但还需在此基础上将相关的技术手段加以提高和完善。
关键词：桥梁；结构状态；识别；评估进入21世纪以来，交通事业得到了进一步的发展。
作为交通线路中重要的组成部分，桥梁使用的时间正在逐渐增长，导致桥梁结构的内外都出现了一定的缺陷，给交通运输的安全性带来了很大的威胁。
如果对于这些桥梁没有进行足够的监测和维护，会使桥梁的使用年限大幅度降低，甚至有时会发生严重的毁坏，造成严重的生命损失和财产损失。
因此，人们对于使用中桥梁的耐久性、安全性和使用功能极为关注。
如何对桥梁的结构状态进行行之有效的识别，并展开准确而高效的状态评估，是保证我国交通运输安全的重要手段。
1.桥梁结构状态的识别对桥梁的结构状态进行识别，主要是对桥梁在日常使用中的健康情况进行监测，并对是否发生或已经发生的损失情况进行准确的识别与判断。
1.1桥梁健康情况的监测对桥梁进行健康监测，主要是使用计算机系统和传感器在桥梁上形成监测系统，长期对桥梁的结构、工作情况和可能的损伤进行在线监测，并将监测到的信息用于对桥梁的结构状态进行反演，从而对其中的损伤进行识别。
当桥梁遭遇特殊的交通条件、恶劣的气候或者使用功能异常时，能够发出预警的信号，从而为桥梁的使用、管理和维护提供指导。
对桥梁健康情况进行监测，可以为桥梁的结构状态识别过程提供在现实情况下结构响应的实测信息。
1.2桥梁结构的损伤识别桥梁结构状态识别的核心就是损伤识别，常用的识别方法可以分为以振动为基础的识别法和神经网络识别法。
1.2.1以振动为基础的识别法这种损伤识别方法主要包括有模型的识别方法和无模型的识别方法两种。
桥梁检测技术和方法
桥梁检测技术和方法桥梁检测技术和方法是指对各种类型的桥梁进行定期或不定期的检测和评估，以确定其结构安全性和功能可靠性的过程。
桥梁作为交通运输的重要组成部分，承载着大量的车辆和行人，因此其结构的保护和维护尤为重要。
本文将介绍几种常见的桥梁检测技术和方法。
1.目视检查：目视检查是桥梁检测中最简单和常见的方法之一、专业的工程师和技术人员对桥梁进行近距离观察，目测梁体、支座、伸缩缝、锈蚀和裂缝等结构缺陷或损坏情况。
2.滑移板检测法：此检测方法需要在桥梁上安装一块平滑的滑移板，用于检测桥梁梁、墩顶的水平和垂直滑移变形。
通过测试滑移板上标记的线位移，可以判断桥梁的位移状况，进而评估其结构健康状况。
3.振动监测法：振动监测法是一种通过测量桥梁的动力响应进行检测的方法。
一种常见的振动监测方法是采用传感器和加速度计等设备对桥梁的振动进行实时监测，以检测梁体的震动。
通过对桥梁的振动特性进行分析，可以评估其结构的稳定性和可靠性。
4.磁粉探伤法：磁粉探伤法通过在金属表面涂布磁粉，然后施加磁场，通过观察磁粉的分布情况来检测材料中的裂纹和缺陷。
这种方法适用于钢结构桥梁的检测，可以快速准确地发现表面或近表面的裂纹和缺陷。
5.超声波检测法：超声波检测法是一种利用超声波技术进行无损检测的方法。
通过将超声波传递到材料中，再观察接收到的回波信号，可以检测到材料中的裂纹、缺陷和异物。
这种方法适用于混凝土、石材和金属等材料的检测。
6.高清相机检测法：高清相机检测法利用高清摄像机对桥梁进行全面拍摄，以捕捉桥梁表面的细微变化。
这种方法可以识别裂缝、锈蚀、破损和变形等结构缺陷，通过对图像进行分析和比对，可以快速准确地评估桥梁的状况。
除了以上几种常见的桥梁检测技术和方法外，还有一些先进的技术和方法正在不断发展和应用于桥梁检测中，例如激光扫描、红外热像技术和无人机遥感等。
这些技术和方法具有高效、快速和精确等特点，可以提高桥梁检测的效率和准确度，为桥梁的保护和维护提供更好的支持。
结构损伤识别方法研究
结构损伤识别方法研究对现有的结构损伤识别方法进行概括，并对其进行简要的介绍。
根据每种方法的特点分析其适用条件和优缺点。
标签：结构损伤识别；神经网络；小波变换0、前言随着社会经济的快速发展，现代化建筑物越修越高，越修越复杂，由于各种自然荷载和人为荷载的不断作用，使得构件内部或构件之间连接出现损伤，这间接导致结构承载力下降，而且结构从投入使用开始就面临着损伤累计的问题，并且这些建筑物服役的年限越来越长，一旦发生事故，将会造成不可估量的人身和财产损失。
一般损伤识别研究主要分为两部分：一是对损伤位置的识别；二是对损伤程度的判断。
1、结构损伤识别的研究现状目前，关于结构损伤识别的问题日益成为国内外的热点问题。
对于工程结构进行损伤研究开始于20世纪40年代，近几十年结构损伤识别的理论研究取得了飞速发展，但在实际工程中的应用却很有限。
结构损伤识别技术基本上可以分为两大类：局部损伤识别和整体损伤识别。
1.1 结构损伤识别的局部法目前常用的局部损伤识别方法有目测法、染色法、声发射法、射线法、磁扰动法等，该法是对结构的局部进行定期检查。
局部损伤识别广泛应用于船舶等领域，但也存在着很多限制和弊端，如：该法只适用于小型结构的损伤检测，而对大型复杂的结构损伤识别并不明显，另外，无法对某些结构实施在线及时的检测。
但将传感器固定在一些重要部件上，对这些部件进行远距离在线检测，较好的弥补了这一缺陷。
该技术广泛应用于航空航天、公路桥梁和民用建筑，其优点是可以直接确定构件的裂纹及其位置。
局部损伤识别技术对于压力容器、油箱等小型有规则的结构能有很好的识别效率，但对于大型、复杂的结构，这种技术用来检测结构的每一部分是不可能的。
因此，局部损伤识别技术仅适用于检测结构的特别部件或局部结构。
1.2 结构损伤识别的整体法结构损伤识别的局部法只适用于小型简单结构的损伤识别，因此基于多学科交叉的原理，得出了损伤识别技术的基础理论。
结构可以看作由刚度、质量、阻尼矩阵组成的力学系统，因此寻求物理参数和模态参数之间的对应关系便成为结构损伤识别的核心问题。
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桥梁结构损伤识别方法综述作者：贾明晓连鑫来源：《科技风》2017年第11期摘要：我国的地貌丰富，为满足交通需求，大批跨河桥梁和高架桥应运而生，而随之到来的桥梁结构损伤问题也逐渐受到关注。
在交通量大且运营压力大的今天，桥梁经常超载运营，再加之各种不可预见的自然灾害，使得桥梁结构疲劳损伤日趋严重。
出现这些问题，首先要对桥梁工作状态，损伤程度和安全性进行评估，然后提出相应处理措施。
经过多年的理论研究和实践，国内外学者们提出许多关于桥梁结构损伤识别的方法。
本文通过对桥梁检测技术的综合叙述，阐明了桥梁检测的主要项目。
从而系统梳理桥梁检测技术知识和提高桥梁损伤识别的有效性。
关键词：桥梁检测；损伤识别；识别方法Abstract：China is rich in landscape， to meet the traffic demand， a large bridge across a river and viaduct arises at the historic moment， and then come the bridge structure damage problem also gradually attention. In today's traffic flow and operation pressure big， Bridges often overload operation， plus all sorts of unpredictable natural disaster， the bridge structure fatigue damage has become increasingly serious. In the face of these problems， first of all to work state of the bridge，the damage degree and safety assessment， and then put forward the corresponding measures. After years of theoretical research and practice， many domestic and foreign scholars put forward a variety of structural damage identification method. Based on the comprehensive description of bridge detection technology， illustrates the main bridge detection project. Furthermore， combing the knowledge of bridge detection technology and improve the effectiveness of bridge damage identification.Keywords：bridge detection；damage identification；identifying methods桥梁是满足交通的重要组成部分，对社会经济的发展起到关键作用。
但桥梁结构在长期超载运营中肯定会出现损伤以及安全隐患[1]。
想要保证桥梁的安全运营，就必须不时的对桥梁进行整体检测，而最有效的方法就是研究结构的损伤识别[2]。
桥梁检测能准确地检查诊断出桥梁内部的各种损伤[3] （如裂纹、磨耗和钢筋锈蚀等），对裂缝及其他损伤的发展趋势进行评估，从而能更好的保护桥梁结构。
一、传统的结构损伤识别方法近半个世纪以来，许多国内外学者经过大量的研究开发了多种损伤检测方法[4]。
主要有半损检测和无损检测两种。
由于需要修复的桥梁一般在役，用于桥梁结构检测的主要是无损伤的识别方法，无损伤的识别方法包括结构局部识别方法和结构整体识别方法。
而结构损伤识别方法根据是否反演又分为模型修正法和动力指纹法。
此外，自计算机技术发展以来人工神经元网络法也逐渐应用于结构损伤识别的领域。
因而，结构损伤识别方法主要有模型修正法、动力指纹法和人工神经网络法。
（一）模型修正法做试验检验时通常先建立模型，然而，有时会发现所建模型存在系统偏差，这时我们就需要对模型进行修正，以保证模型的等效性。
大致分为以下步骤，首先建立有限元模型并模拟损伤，此时该模型必会发生变化，输出结构刚度。
然后通过实验测得实际数据并进行反演。
最后比较两者的数据，不一样时进行修正，一样时则认为该模型输出的结构参数可以进行损伤识别。
此方法应做实验有静载试验对应静态有模型法；动测试验对应动态有模型法。
1.静态有模型法（二）人工神经网络法人工神经网络是利用很多神经元相互连接组成的，类似于人类大脑的一些特征。
损伤识别通常需要对大量非线性问题进行处理。
人工神经网络法处理信息有两个过程，一是学习，就是桥梁运营中输入大量数据样本；二是计算，就是对数据样本进行非线性插值。
在这些过程中把损伤识别的反问题简化为两个正向求解问题，所以，人工神经网络法优势在于对反向问题的求解。
由于人工神经网络有很强大的非线性求解能力，而广泛于结构健康监测。
但是对于大型结构监测的数据繁多，从而增加识别难度。
此时可以分项工作，减少任务量。
（三）动力指纹法结构是由质量、刚度等结构参数所组成的系统，如果结构发生损伤，那么这些动力学参数就会发生变化，从而使得结构系统的模态参数和频响函数发生变化。
动力指纹就是反应结构动力特性的参数，一般包括频率、振型、频响函数（Frequency Response Function， FRF）、曲率模态、刚度矩阵和柔度矩阵等。
动力指纹可通过有限元分析获得，其结果从实验数据出发测的结论也较为客观准确。
但是需要较多测点，且实验数据容易受噪声等干扰源影响，使具体损伤位置很难准确无误地找出，这一点可以从试验设备的精确度和试验环境进行改进，可以多做几组梁以便对比观察。
虽然动力指纹能识别损伤位置，但是在识别损伤程度时就显得有些不足，并且对多损伤位置识别也不可靠[6]。
二、利用小波分析识别桥梁损伤小波分析方法可以在时间和空间不断变化的过程中对时间和频率信号进行局部化分析，这种方法克服了其他方法在处理结构损伤信号时分辨率不高的缺点，小波由于分辨率较多，可以识别出隐藏结构动力特性，因此是一种近年来大受欢迎的方法。
具体是先用有限元软件建立梁的模型，再通过有限元软件输出的位移时程对其位移时程进行小波分析，然后再对实际损伤梁在荷载作用下的位移时程进行分析，通过小波灰度图确定损伤位置。
近几十年来，小波分析取得了飞快地进展。
Deng和Wang[7]对损伤并加荷载情况下的简支梁的变形曲线进行小波分析，验证了小波分析的适用性。
余竹[8]等针对以往研究的不足，丰富了基于小波分析的桥梁损伤识别方法。
此外，小波分析可以减少测点，甚至只需一个测点就可以准确测得损伤位置。
因此，利用小波分析识别桥梁损伤具有很大的实用性。
三、未来展望以上所介绍的方法在实际损伤识别中还存在着环境干扰等问题。
如交通、环境噪音、温度、湿度等因素会隐藏因损伤引起的结构动力参数的变化，从而使得损伤识别结果存在很大的不确定性。
目前，许多学者关注环境因素的影响提出了直接采集结构相应信号，通过信号分析，达到消除环境影响因素的方法。
很多损伤识别方法仅仅局限于数值模拟或者实验室简单的模型。
如今，损伤检测仍然面临着在实际应用中存在测试数据不完备、环境激励下无法获得激振信息、结构所处的外界环境复杂多变、无法得到结构在完好状态下的基准数据、测试噪声的干扰等困难。
随着科学技术的快速发展，桥梁检测技术必然会不断取得进步。
主要损伤识别方法的局限性也在不断改善，一些创新性的检测技术将会应用到桥梁检测中来。
比如，我们可以利用互联网技术来实现对桥梁检测数据的共享，对相近的桥梁结构安全问题进行类比分析；对于新建桥梁可以预先埋设的检测仪器结合分析软件通过网络传输远程对桥梁运营期的结构受力状态进行监测及预警；对于高墩大跨径不利于检测人员安全的外观检测项目，可以利用无人机进行外观拍摄结合分析软件对结构外观缺陷进行分析。
参考文献：[1]王卫山，毛琦.连续刚构桥梁安全隐患排查及防治措施[J].山西建筑，2009，（25）：331333.[2]徐日，王博义，赵家奎.桥梁检验[M].北京：人民交通出版社，1986.[3]王卫山，毛琦.连续刚构桥梁安全隐患排查及防治措施[J].山西建筑，2009，（25）：331333.[4]吴登文.综述道路桥梁检测技术[J].黑龙江科技信息，2011，22：285.[5]黄盛楠.钢筋混凝土梁桥损伤识别方法的研究[D].清华大学，2008.[6]张刚刚，徐岳.桥梁结构损伤识别的动力指纹法分析[J].中外公路，2005，（02）：6163.[7]Deng X， Wang Q. Crack detection using spatial measurements and waveletanalysis[J].International Journal of Fracture，1998，91（2）：2328.[8]余竹.基于移动荷载作用下结构响应及小波分析的桥梁损伤诊断研究[D].北京交通大学，2014.[9]吴向男，徐岳，梁鹏，李斌.桥梁结构损伤识别研究现状与展望[J].长安大学学报（自然科学版），2013，（06）：4958.项目基金：基于改进微平面本构模型的RC桥墩地震损伤评价方法（编号：51508190）作者简介：贾明晓（1981），女，华北水利水电大学，副教授，工学博士，研究生导师；连鑫（1991），男，汉族，河南周口人，华北水利水电大学研究生，研究方向：桥梁与隧道工程。